第5章 土压缩性

1、第五章 土的压缩性本章内容 5.1 概述 5.2 固结试验及压缩性指标 5.3 应力历史对压缩性的影响 5.4 土的变形模量 5.5 土的弹性模量5.1 概述概述土的压缩性土体在压力作用下体积缩小的特性。在一般压力下，土体被压缩可认为是土中孔隙体积缩小，即土中水和土中气被排除、土颗粒重新排列互相挤密的结果。土的固结土体压缩随时间增长的全过程土的压缩性指标压缩指数体积压缩系数变形模量压缩系数弹性模量土的压缩性指标测定方法室内试验原位测试侧限压缩试验(K0试验）三轴试验静荷载试验旁压试验标贯试验静（或动）力触探试验压缩模量5.2.1. 固结试验和压缩性指标（一）侧限压缩试验（一）侧限压缩试验1 1

2、 试验方法试验方法2 2 求孔隙比求孔隙比epiH0HiHiH0Hipi5.2 固结试验及压缩性指标固结试验及压缩性指标Hip=pi 时，推导:设Vs=1000VsVVVVeiiVsVVVVeiiVVieeVVV000001eeeVVHHiiizi0001HeeeHiiVV=e0Vs=1H0HiHiVV=eiVs=1侧限压缩试验侧限压缩试验5.2.1. 固结试验和压缩性指标5.2 固结试验及压缩性指标固结试验及压缩性指标压缩前后截面不变)1 (000eHHeeii设土样初始孔隙比为e0土样孔隙比为eipi1、e p曲线曲线ep软粘土密实砂土e0e02、e logp曲线曲线ep(log)软粘土密

3、实砂土e0e0101001000绘制压缩曲线绘制压缩曲线5.2.1. 固结试验和压缩性指标5.2 固结试验及压缩性指标固结试验及压缩性指标低压固结仪高压固结仪5.2.1. 固结试验和压缩性指标5.2 固结试验及压缩性指标固结试验及压缩性指标中压压固结仪压缩系数压缩系数aepe0M1e1p1M2e2p2压缩系数：土体在侧限条件下孔隙比减少量与有效压应力增量的比值。dpdea1221tanppeepea压缩指数压缩指数Cc压缩指数：土体在侧限条件下孔隙比减少量与有效压应力常用对数增量的比值。121221logloglogppeppeeCceP(log)e1e2p1p21221loglogceeCp

4、p斜率1Cce05.2.2 土的压缩系数和压缩指数5.2 固结试验及压缩性指标固结试验及压缩性指标斜率1221ppeepea5.2.2 土的压缩系数和压缩指数5.2 固结试验及压缩性指标固结试验及压缩性指标MPa2 . 0 MPa,1 . 021pp-1210.1MPaa-121MPa 0.51 . 0a-1210.5MPaa)(MPa 1 . 01 -2121eea为低压缩性土为中压缩性土为高压缩性土0.2cC0.4cC压缩模量（侧限模量）压缩模量（侧限模量）Es：侧限条件下，侧限条件下，竖向附加压应力与竖向应变的比值竖向附加压应力与竖向应变的比值H1H2p1Vs=1Vv0=e1Vs=1Vv

5、=e2p2HH0Hs5.2.3 土的压缩模量和体积压缩系数5.2 固结试验及压缩性指标固结试验及压缩性指标体积压缩系数体积压缩系数mv：单位压应力引起的体积变化：单位压应力引起的体积变化（四）土的回弹曲线和再压缩曲线（四）土的回弹曲线和再压缩曲线epe0压缩曲线卸荷回弹曲线再加荷曲线残余变形残余变形弹性变形弹性变形piep(log)e0p1压缩曲线回弹曲线再压缩曲线5.2.4 回弹曲线与再压缩曲线5.2 固结试验及压缩性指标固结试验及压缩性指标现在地面h正常固结土pc=p1现在地面h超固结土pcp1现在地面h欠固结土pc1OCR1先期固结压力现有覆盖土重确定前期固结压力方法（做图法）ep(lo

6、g)pca水平线切线角平分线线be -logp 曲线直线段延长线正常固结土超固结土欠固结土5.3.1 沉积土（层）的应力历史5.3 应力历史对压缩性的影响应力历史对压缩性的影响Cassagrande，1936曲率半径最小要求：取土质量高，高压固结试验，进行高压固结试验并精确绘制压缩曲线图。5.3.2 现场原始压缩曲线及压缩性指标5.3 应力历史对压缩性的影响应力历史对压缩性的影响p(lg)A132B前期固结应力Pce0eD0.42e0C现场压缩曲线5.3 应力历史对压缩性的影响应力历史对压缩性的影响5.3.2 现场原始压缩曲线及压缩性指标正常固结土A132B前期固结应力PcEFee00.42e

7、0CDDp0p(lg)现场压缩曲线现场再压缩曲线5.3 应力历史对压缩性的影响应力历史对压缩性的影响5.3.2 现场原始压缩曲线及压缩性指标超固结土5.4 土的变形模量土的变形模量5.4.1 浅层平板载荷试验及变形模量承压板有足够刚度，面积不应小于0.25m2,软土不应小于0.5m2,基坑宽度不应小于承压板宽度或直径的三倍。 载荷试验一般适合于在浅土层进行。优点是压力的影响深度可达1.5一2b（b为压板边长），因而试验成果能反映较大一部分土体的压缩性；比钻孔取样在室内试验所受到的扰动要小得多；土中应力状态在承压板较大时与实际基础情况比较接近。缺点：试验工作量大，费时。对层状土需进行深层土的载荷

8、试验。5.4 土的变形模量土的变形模量5.4.1 浅层平板载荷试验及变形模量构造：加荷稳压装置、反力装置、观测装置。变形模量变形模量E0：土体在无侧限条件土体在无侧限条件下的应力与应变比值下的应力与应变比值由前面介绍的布辛奈斯克公式得02)0(1Epbszzp(kPa)S(mm)100200300400102030040s1p1 比例界限荷载比例界限荷载s1 与比例界限荷载对应的沉降与比例界限荷载对应的沉降 刚性板沉降影响系数刚性板沉降影响系数b 方形载荷板宽度方形载荷板宽度p15.4 土的变形模量土的变形模量5.4.1 浅层平板载荷试验及变形模量bpsE112011120)1 (866. 0

9、sbpE方形板：圆形板：1120)1 (785. 0sdpEd 圆形载荷板直径圆形载荷板直径5.4 土的变形模量土的变形模量5.4.2 深层平板载荷试验及变形模量 深层平板载荷试验适用于埋深不小于3米的地基土层或大直径桩桩端土层，采用直径0.8m的刚性板，紧靠承压板外侧的土层高度不小于0.8m。112210)1 (785. 0sdpIIEI1 与承压板埋深有关的修正系数与承压板埋深有关的修正系数I2 与土的泊松比有关的修正系数与土的泊松比有关的修正系数5.4 土的变形模量土的变形模量5.4.3 旁压试验及变形模量由弹性力学由弹性力学000000()() ( 2 )()zzxyxxyzyyzxEEEEEE由侧限条件由侧限条件得由压缩模量定义由压缩模量定义) 1 (szzE(3)代入(2)得202(1)(4)1zzE比较(1),(4)得5.4 土的变形模量土的变形模量5.4.4 变形模量与压缩模量的关系sEE12110土的弹性模量土的弹性模量E(用于计算瞬时沉降和动荷载作用）：土体在无用于计算瞬时沉降和动荷载作用）：土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。 土为非理想弹性体，变形由可恢复的和不可恢复的变形两土为非理想弹性体，变形由可恢复的和不可恢复的变形两部分组成，故一般情